KR20230170252A

KR20230170252A - Dual slot die coater and electrode manufacturing method and electrode using the same

Info

Publication number: KR20230170252A
Application number: KR1020220070533A
Authority: KR
Inventors: 이민지; 강호준; 김성명; 박상환
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2022-06-10
Filing date: 2022-06-10
Publication date: 2023-12-19

Abstract

본 발명의 듀얼 슬롯 다이 코터는, 하부 슬롯과 상부 슬롯을 구비하는 듀얼 슬롯 다이 코터로서, 상기 하부 슬롯과 상부 슬롯 사이에 구비되는 플라즈마 장비를 포함한다. 본 발명에 의하면, 듀얼 슬롯 다이에 플라즈마 장비가 결합된 듀얼 슬롯 다이 코터가 제공된다. 이를 통해, 2층의 코팅액을 도포하면서 중간에 플라즈마 처리를 인라인 방식으로 실시할 수 있다. The dual slot die coater of the present invention is a dual slot die coater having a lower slot and an upper slot, and includes plasma equipment provided between the lower slot and the upper slot. According to the present invention, a dual slot die coater is provided in which a plasma equipment is coupled to a dual slot die. Through this, plasma treatment can be performed in-line while applying two layers of coating liquid.

Description

Dual slot die coater and electrode manufacturing method and electrode using the same}

본 발명은 듀얼 슬롯 다이 코터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 이종의 코팅액을 사용하는 경우 코팅층간 계면에서 일어나는 상분리, 접착력 저하 문제를 해결할 수 있도록 하는 듀얼 슬롯 다이 코터 및 이를 이용한 전극 제조 방법, 그리고 이 방법으로 제조된 전극에 관한 것이다. The present invention relates to a dual slot die coater, and more specifically, to a dual slot die coater that solves the problems of phase separation and reduced adhesion that occur at the interface between coating layers when using different types of coating solutions, and a method of manufacturing an electrode using the same, and It relates to electrodes manufactured by this method.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 이러한 이차전지는 발전 요소인 전극조립체를 필수적으로 포함하고 있다. 전극조립체는, 양극, 분리막 및 음극이 적어도 1회 이상 적층된 형태를 가지며, 양극과 음극은 각각 알루미늄 호일과 구리 호일로 이루어진 집전체에 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리가 도포 및 건조되어 제조된다. 이차전지의 충방전 특성을 균일하게 하기 위해서는, 이러한 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리가 집전체에 고르게 코팅되어야 하며, 종래부터 슬롯 다이 코터를 이용하고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing, and these secondary batteries essentially include an electrode assembly, which is a power generation element. The electrode assembly has a form in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are stacked at least once, and the positive electrode and the negative electrode are manufactured by applying and drying the positive electrode active material slurry and the negative electrode active material slurry on a current collector made of aluminum foil and copper foil, respectively. In order to make the charging and discharging characteristics of the secondary battery uniform, the positive electrode active material slurry and the negative electrode active material slurry must be evenly coated on the current collector, and conventionally, a slot die coater has been used.

도 1은 종래 슬롯 다이 코터를 이용한 코팅 방법의 일 예를 도시한다. 도 2는 도 1의 II-II' 단면도로서, MD 방향(집전체의 주행 방향)을 따른 듀얼 슬롯 다이 코터의 단면도이다. Figure 1 shows an example of a coating method using a conventional slot die coater. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II' of FIG. 1 and is a cross-sectional view of the dual slot die coater along the MD direction (traveling direction of the current collector).

도 1과 도 2를 참조하면, 슬롯 다이 코터(30)를 이용한 전극 제조 방법에서는, 코팅 롤(10)에 의해 이송되는 집전체(20) 위에 슬롯 다이 코터(30)로부터 토출된 전극 활물질 슬러리를 도포하게 된다. 슬롯 다이 코터(30)에서 토출된 전극 활물질 슬러리는 집전체(20)의 일 면에 넓게 도포되어 전극 활물질층을 형성한다. 슬롯 다이 코터(30)는 2개의 다이 블록(32, 34)를 포함하고 2개의 다이 블록(32, 34) 사이에 슬롯(36)을 형성한 것으로, 매니폴드(38)에는 피드부(미도시)로부터 공급되는 전극 활물질 슬러리가 수용되어 있다가 슬롯(36)과 연통된 토출구(40)를 통해 토출되어 전극 활물질층을 형성할 수가 있는 것이다. 참조번호 42와 44는 다이 블록(32, 34)의 선단부인 다이립을 각각 가리킨다. 집전체(20) 위에 코팅되는 전극 활물질층의 코팅 폭은 슬롯(36)의 폭에 의해 결정된다. 코팅폭의 변경이 필요할 경우, 매니폴드(38)의 내부 공간 및 슬롯(36)의 폭을 결정하는 심 플레이트(Shim plate, 50)를 변경하여 다양한 코팅폭을 구현할 수 있다. Referring to Figures 1 and 2, in the electrode manufacturing method using the slot die coater 30, the electrode active material slurry discharged from the slot die coater 30 is applied onto the current collector 20 transported by the coating roll 10. It will be applied. The electrode active material slurry discharged from the slot die coater 30 is widely applied to one side of the current collector 20 to form an electrode active material layer. The slot die coater 30 includes two die blocks 32 and 34 and forms a slot 36 between the two die blocks 32 and 34, and the manifold 38 has a feed portion (not shown). ) The electrode active material slurry supplied from ) is contained and discharged through the discharge port 40 in communication with the slot 36 to form an electrode active material layer. Reference numbers 42 and 44 refer to die lips, which are the leading ends of the die blocks 32 and 34, respectively. The coating width of the electrode active material layer coated on the current collector 20 is determined by the width of the slot 36. If the coating width needs to be changed, various coating widths can be implemented by changing the shim plate (50) that determines the inner space of the manifold 38 and the width of the slot 36.

고에너지 밀도의 이차전지를 제조하기 위하여, 130㎛ 정도이던 전극 활물질층의 두께는 점점 증가하여 300㎛에 달하고 있다. 두꺼운 전극 활물질층을 종래 슬롯 다이 코터(30)를 가지고 형성하고 나면 건조시 활물질 슬러리 안의 바인더와 도전재 마이그레이션(migration)이 심화되어 최종 전극이 불균일하게 제조된다. 이러한 문제를 해결한다고 전극 활물질층을 얇게 도포 후 건조하고 그 위에 다시 도포 후 건조하는 것과 같이 두 번에 걸쳐 코팅한다면 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 전극 성능과 생산성을 동시에 향상시키기 위하여, 2종의 전극 활물질 슬러리를 동시에 도포할 수 있는 듀얼 슬롯 다이 코터가 제안되어 있다.In order to manufacture secondary batteries with high energy density, the thickness of the electrode active material layer, which was about 130㎛, gradually increases and reaches 300㎛. After forming a thick electrode active material layer using a conventional slot die coater 30, migration of the binder and conductive material in the active material slurry intensifies during drying, causing the final electrode to be manufactured unevenly. To solve this problem, there is a disadvantage in that it takes a long time to coat the electrode active material layer twice, such as by applying a thin layer, drying it, and then applying it again on top of it and drying it. In order to simultaneously improve electrode performance and productivity, a dual slot die coater that can simultaneously apply two types of electrode active material slurries has been proposed.

예를 들어, 듀얼 슬롯 다이 코터를 가지고 상층과 하층을 동시에 형성하되, 하층에는 바인더 함량이 높은 전극 활물질 슬러리를 통해 집전체-전극층 접착력을 향상시키고, 상층에는 바인더 함량이 낮은 전극 활물질 슬러리로 충/방전 저항 특성을 개선하는 역할을 하게 하는 방법이 알려져 있다. 종래 슬롯 다이 코터(30)를 이용한 고로딩 전극에서는 전극 불균일 및 접착력 감소에 의한 생산성 저하 문제가 발생할 수 있지만, 듀얼 슬롯 다이 코터를 통해 이를 해결할 수 있는 것이다.For example, the upper and lower layers are formed simultaneously using a dual slot die coater, but the lower layer is filled with an electrode active material slurry with a high binder content to improve the current collector-electrode layer adhesion, and the upper layer is filled with an electrode active material slurry with a low binder content. A method for improving discharge resistance characteristics is known. In high-loading electrodes using the conventional slot die coater 30, problems of reduced productivity due to electrode unevenness and reduced adhesion may occur, but this can be solved through a dual slot die coater.

하지만 이종의 전극 활물질 슬러리를 사용하는 경우 계면에서 일어나는 상분리, 접착력 저하 문제를 고려해야 한다. 특히 전극 표면에 발생할 수 있는 LiOH, Li₂CO₃와 같은 리튬 불순물은 전지 성능 및 안정성에 영향을 줄 수 있다. LiOH의 경우 상당히 흡습성이 높은 물질로, 수분이 이차전지 내에 투입될 경우 전해액과 반응하여 산소, 수분 또는 이산화탄소의 가스를 발생할 가능성이 있어 해결이 필요하다. However, when using slurries of heterogeneous electrode active materials, issues of phase separation and reduced adhesion that occur at the interface must be considered. In particular, lithium impurities such as LiOH and Li ₂ CO ₃ that may occur on the electrode surface may affect battery performance and stability. LiOH is a highly hygroscopic material, and if moisture is introduced into a secondary battery, it may react with the electrolyte and generate oxygen, moisture, or carbon dioxide gas, so a solution is needed.

본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전극 활물질 슬러리가 도포됨과 동시에 리튬 불순물을 제거할 수 있는 듀얼 슬롯 다이 코터 및 이를 이용한 전극 제조 방법과 전극을 제공하는 것이다. The present invention was created in consideration of the above-mentioned problems, and the problem to be solved by the present invention is to provide a dual slot die coater capable of removing lithium impurities at the same time as the electrode active material slurry is applied, and an electrode manufacturing method and electrode using the same. It is done.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention below. You will be able to.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 듀얼 슬롯 다이 코터는, 하부 슬롯과 상부 슬롯을 구비하고, 상기 하부 슬롯과 상부 슬롯 사이에 구비되는 플라즈마 장비를 포함한다. The dual slot die coater of the present invention for solving the above problems has a lower slot and an upper slot, and includes plasma equipment provided between the lower slot and the upper slot.

상기 하부 슬롯을 통해 토출되는 코팅액이 기재 상에 도포되어 형성되는 하부 코팅층에 상기 플라즈마 장비에 의한 플라즈마 처리가 최소 10초 수행된 후 상기 상부 슬롯을 통해 토출되는 코팅액이 상기 하부 코팅층 상에 도포되어 상부 코팅층을 형성하게 된다. After plasma treatment by the plasma equipment is performed on the lower coating layer formed by applying the coating liquid discharged through the lower slot onto the substrate for at least 10 seconds, the coating liquid discharged through the upper slot is applied on the lower coating layer to form an upper coating layer. A coating layer is formed.

본 발명에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터는 상기 코팅액이 15 내지 40℃의 온도에서 토출되어 도포될 수 있도록 온도 관리 수단을 더 포함할 수 있다. The dual slot die coater according to the present invention may further include a temperature management means so that the coating liquid can be discharged and applied at a temperature of 15 to 40 ° C.

일 예에 따르면, 상기 듀얼 슬롯 다이 코터는 하부 다이 블록; 상기 하부 다이 블록의 상부에 배치되어 상기 하부 다이 블록과의 사이에 상기 하부 슬롯을 형성하는 중간 다이 블록; 및 상기 중간 다이 블록의 상부에 배치되어 상기 중간 다이 블록과의 사이에 상기 상부 슬롯을 형성하는 상부 다이 블록을 포함하고, 상기 플라즈마 장비는 상기 중간 다이 블록 내에 포함된다. According to one example, the dual slot die coater includes a lower die block; an intermediate die block disposed above the lower die block and forming the lower slot between the lower die block and the lower die block; and an upper die block disposed above the intermediate die block to form the upper slot between the intermediate die block and the intermediate die block, wherein the plasma equipment is included in the intermediate die block.

다른 예에 따르면, 상기 듀얼 슬롯 다이 코터는 하부 다이 블록; 상기 하부 다이 블록의 상부에 배치되어 상기 하부 다이 블록과의 사이에 상기 하부 슬롯을 형성하는 중간 다이 블록; 및 상기 중간 다이 블록의 상부에 배치되어 상기 중간 다이 블록과의 사이에 상기 상부 슬롯을 형성하는 상부 다이 블록을 포함하고, 상기 중간 다이 블록은 상기 플라즈마 장비를 사이에 두고 상하로 서로 대면 접촉하고 접촉면을 따라 슬라이딩 되어 상대 이동 가능하게 마련되는 제1 중간 다이 블록과, 제2 중간 다이 블록을 포함하고, 상기 제1 중간 다이 블록은 상기 하부 다이 블록에 고정 결합되고, 상기 제2 중간 다이 블록은 상기 상부 다이 블록에 고정 결합되며, 상기 플라즈마 장비는 상기 제1 중간 다이 블록과 제2 중간 다이 블록 사이에 포함된다. According to another example, the dual slot die coater includes a lower die block; an intermediate die block disposed above the lower die block and forming the lower slot between the lower die block and the lower die block; and an upper die block disposed on an upper portion of the intermediate die block and forming the upper slot between the intermediate die block and the intermediate die block, wherein the intermediate die blocks face each other in an upward and downward direction with the plasma equipment interposed therebetween, and the upper die blocks face each other and form a contact surface. It includes a first intermediate die block and a second intermediate die block that slide along and are provided to enable relative movement, wherein the first intermediate die block is fixedly coupled to the lower die block, and the second intermediate die block is It is fixedly coupled to the upper die block, and the plasma equipment is included between the first intermediate die block and the second intermediate die block.

이 때, 상기 제1 중간 다이 블록과 제2 중간 다이 블록 사이는 최소 3cm의 간격으로 제작된 것일 수 있다. At this time, the first intermediate die block and the second intermediate die block may be manufactured with a gap of at least 3 cm.

상기 플라즈마 장비는 다이렉트(direct) 방식의 대기압 플라즈마를 발생시키는 것일 수 있다.The plasma equipment may generate direct atmospheric pressure plasma.

일 예에서, 상기 플라즈마 장비는 펜젯(penjet) 타입이고 상기 하부 슬롯과 상부 슬롯 사이에서 롤러를 통해 이동할 수 있는 것이다.In one example, the plasma equipment is of the penjet type and can move via rollers between the lower slot and the upper slot.

다른 예에서, 상기 플라즈마 장비는 선형 바(bar) 타입이고 상기 하부 슬롯과 상부 슬롯 사이에 고정형이다. In another example, the plasma equipment is of a linear bar type and is fixed between the lower slot and the upper slot.

상기 플라즈마 장비는 수소 플라즈마를 발생시키는 것일 수 있다. The plasma equipment may generate hydrogen plasma.

본 발명에 따른 전극 제조 방법은, 본 발명에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터를 이용한 전극 제조 방법으로서, 하부 슬롯을 통해 토출되는 제1 코팅액을 기재 상에 통해 도포하여 하부 코팅층을 형성하는 단계; 상기 하부 코팅층에 대해 플라즈마 장비에 의한 플라즈마 처리를 수행하는 단계; 및 상기 하부 코팅층 상에 상부 슬롯을 통해 토출되는 제2 코팅액을 도포하여 상부 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다. An electrode manufacturing method according to the present invention is an electrode manufacturing method using a dual slot die coater according to the present invention, comprising the steps of applying a first coating liquid discharged through a lower slot onto a substrate to form a lower coating layer; performing plasma treatment on the lower coating layer using plasma equipment; and forming an upper coating layer by applying a second coating liquid discharged through the upper slot on the lower coating layer.

상기 제1 코팅액은 상기 제2 코팅액에 비하여 바인더 함량이나 도전재 함량이 높은 전극 활물질 슬러리일 수 있다.The first coating solution may be an electrode active material slurry with a higher binder content or conductive material content than the second coating solution.

상기 제1 코팅액은 리튬 전이금속 복합 산화물을 활물질로 포함하고, 상기 플라즈마 장비는 수소 플라즈마를 발생시키는 것일 수 있다.The first coating solution may include lithium transition metal complex oxide as an active material, and the plasma equipment may generate hydrogen plasma.

상기 제1 코팅액과 제2 코팅액을 도포하는 공정은 15 내지 40℃의 온도에서 진행할 수 있다.The process of applying the first coating solution and the second coating solution may be performed at a temperature of 15 to 40°C.

상기 하부 코팅층을 형성하는 활물질의 평균 입경은 상기 상부 코팅층을 형성하는 활물질의 평균 입경의 50 내지 95% 범위가 되도록 할 수 있다. The average particle diameter of the active material forming the lower coating layer may be in the range of 50 to 95% of the average particle diameter of the active material forming the upper coating layer.

본 발명에 따른 전극은, 제1 전극 활물질 슬러리가 도포되어 형성된 하부 코팅층; 상기 하부 코팅층 표면에 형성된 플라즈마 처리층; 및 상기 하부 코팅층 상에 제2 전극 활물질 슬러리가 도포되어 형성된 상부 코팅층을 포함하고, 상기 활물질은 리튬 전이금속 복합 산화물을 포함하고, 상기 플라즈마 처리층에 리튬 불순물이 존재하지 않는 것이다. The electrode according to the present invention includes a lower coating layer formed by applying a first electrode active material slurry; A plasma treatment layer formed on the surface of the lower coating layer; and an upper coating layer formed by applying a second electrode active material slurry on the lower coating layer, wherein the active material includes a lithium transition metal complex oxide, and lithium impurities are not present in the plasma treatment layer.

상기 하부 코팅층은 상기 상부 코팅층에 비하여 고함량의 도전재나 바인더를 함유하는 것일 수 있다. The lower coating layer may contain a higher content of a conductive material or binder than the upper coating layer.

상기 하부 코팅층과 상부 코팅층은 조성에 있어서는 차이가 있지만 뚜렷한 경계면 없이 통합되어 물리적으로는 일체로 형성되어 있는 것일 수 있다. Although the lower coating layer and the upper coating layer are different in composition, they may be integrated without a clear boundary and may be physically formed as one body.

본 발명에 의하면, 듀얼 슬롯 다이에 플라즈마 장비가 결합된 듀얼 슬롯 다이 코터가 제공된다. 이를 통해, 코팅액을 2층으로 도포하면서 중간에 플라즈마 처리를 인라인 방식으로 실시할 수 있다. According to the present invention, a dual slot die coater is provided in which a plasma equipment is coupled to a dual slot die. Through this, the coating liquid can be applied in two layers while plasma treatment can be performed in-line.

예를 들어 본 발명에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터를 이용해 이차전지의 전극을 형성하는 경우, 이종의 전극 활물질 슬러리가 도포되어 하부 코팅층과 상부 코팅층을 형성하는 동안, 하부 코팅층과 상부 코팅층 사이에 리튬 불순물을 플라즈마 처리로 제거할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 듀얼 슬롯 다이 코터를 이용하면, 하부 슬롯을 통해 토출되는 전극 활물질 슬러리가 집전체 상에 도포되어 형성되는 하부 코팅층에 상기 플라즈마 장비에 의한 플라즈마 처리가 수행되어, 하부 코팅층 상에 형성된 리튬 불순물을 제거하고, 그 위에 상부 슬롯을 통해 토출되는 전극 활물질 슬러리가 도포되어 상부 코팅층을 형성하게 된다. 이로써, 수분 함량을 줄일 수 있고, 하부 코팅층과 상부 코팅층간 계면의 접착력도 향상시킬 수 있다. For example, when forming an electrode of a secondary battery using a dual slot die coater according to the present invention, while a heterogeneous electrode active material slurry is applied to form a lower coating layer and an upper coating layer, lithium impurities are formed between the lower coating layer and the upper coating layer. It can be removed by plasma treatment. Specifically, when using the dual slot die coater of the present invention, plasma treatment by the plasma equipment is performed on the lower coating layer formed by applying the electrode active material slurry discharged through the lower slot on the current collector, so that the lower coating layer is formed. The formed lithium impurities are removed, and the electrode active material slurry discharged through the upper slot is applied thereon to form an upper coating layer. As a result, the moisture content can be reduced and the adhesion at the interface between the lower coating layer and the upper coating layer can also be improved.

본 발명에 따르면, 전극 활물질 슬러리를 도포하여 코팅층을 형성하면서 수소 플라즈마와 같은 플라즈마 처리를 실시할 수 있다. 플라즈마 처리에 따라 활물질의 표면에는 리튬 불순물이 제거되는 변화가 있으나 활물질 내부로의 침투는 어려워 리튬 이온의 삽입과 탈리에는 큰 영향을 미치지 않는다. 하부 슬롯을 통해 토출되는 전극 활물질 슬러리와 상부 슬롯을 통해 토출되는 전극 활물질 슬러리의 종류가 달라 이종의 코팅액을 도포하게 되는 경우라도, 이종의 코팅층 사이에 생기는 계면에 잔존할 수 있는 불순물을 제거하는 표면 개질 기술이 본 발명의 듀얼 슬롯 다이 코터를 통해 구현이 된다. 그러므로, 높은 생산성을 나타내는 듀얼 슬롯 다이의 장점에 더해 표면 개질까지 실시되어 우수한 전극을 제조하게 할 수 있다는 데에 본 발명의 의의가 있다.According to the present invention, plasma treatment such as hydrogen plasma can be performed while forming a coating layer by applying an electrode active material slurry. Depending on the plasma treatment, lithium impurities are removed from the surface of the active material, but it is difficult to penetrate into the active material and does not significantly affect the insertion and desorption of lithium ions. Even when different types of coating solutions are applied because the types of electrode active material slurry discharged through the lower slot and the electrode active material slurry discharged through the upper slot are different, a surface that removes impurities that may remain at the interface between different coating layers The reforming technology is implemented through the dual slot die coater of the present invention. Therefore, the significance of the present invention is that in addition to the advantages of a dual slot die showing high productivity, surface modification can be performed to manufacture an excellent electrode.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터의 이용 예를 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 II-II' 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터의 단면도이다.
도 4는 도 3과 같은 듀얼 슬롯 다이 코터를 이용하여 전극을 형성하는 경우를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터에서 플라즈마 장비의 한 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터에서 플라즈마 장비의 다른 종류를 설명하기 위한 도면이다. The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described later, so the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited to only .
Figure 1 is a schematic diagram showing an example of use of a dual slot die coater according to the prior art.
Figure 2 is a cross-sectional view taken along line II-II' of Figure 1.
Figure 3 is a cross-sectional view of a dual slot die coater according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a side view schematically showing the case of forming an electrode using a dual slot die coater as shown in Figure 3.
Figure 5 is a cross-sectional view of a dual slot die coater according to another embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram for explaining one type of plasma equipment in a dual slot die coater according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram for explaining different types of plasma equipment in a dual slot die coater according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability. Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only some of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing the present application, various options that can replace them are available. It should be understood that equivalents and variations may exist.

본 발명의 듀얼 슬롯 다이 코터는 하부 슬롯과 상부 슬롯을 구비하므로 코팅액을 이중층으로 코팅할 수 있는 장치이다. 이하의 설명하는 '기재'는 집전체이고 코팅액은 '전극 활물질 슬러리'이다. 제1 코팅액과 제2 코팅액은 모두 전극 활물질 슬러리로서, 조성(활물질, 도전재, 바인더의 종류)이나 함량(활물질, 도전재, 바인더의 양)이나 물성이 서로 동일하거나 다른 전극 활물질 슬러리를 의미할 수 있다. 특히 본 발명의 듀얼 슬롯 다이 코터는 2종의 전극 활물질 슬러리를 동시에 도포하거나 2종의 전극 활물질 슬러리를 교번적으로 도포하면서 패턴 코팅하는 전극 제조에 최적화되어 있다. 다만, 본 발명의 권리범위가 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. 예컨대 상기 기재는 분리막을 구성하는 다공성 지지체이고 제1 코팅액과 제2 코팅액은 조성이나 물성이 서로 다른 유기물일 수 있다. 즉, 박막 코팅이 요구되는 경우라면 상기 기재와 코팅액, 또는 제1 코팅액과 제2 코팅액은 어떠한 것이어도 좋다. The dual slot die coater of the present invention is a device that can coat a coating liquid in a double layer because it has a lower slot and an upper slot. The 'substrate' described below is a current collector, and the coating liquid is an 'electrode active material slurry'. The first coating liquid and the second coating liquid are both electrode active material slurries, which may mean electrode active material slurries with the same or different composition (type of active material, conductive material, binder), content (amount of active material, conductive material, binder), or physical properties. You can. In particular, the dual slot die coater of the present invention is optimized for electrode production by applying two types of electrode active material slurries simultaneously or pattern coating while alternately applying two types of electrode active material slurries. However, the scope of the present invention is not necessarily limited thereto. For example, the substrate may be a porous support constituting a separator, and the first coating solution and the second coating solution may be organic materials with different compositions or physical properties. That is, if thin film coating is required, the substrate and coating solution, or the first coating solution and the second coating solution, may be any.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터의 단면도이다. 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터는 듀얼 슬롯 다이에 플라즈마 장비가 결합된 형태이다. Figure 3 is a cross-sectional view of a dual slot die coater according to an embodiment of the present invention. The dual slot die coater according to an embodiment of the present invention is a dual slot die and a plasma equipment combined.

도 3을 참조하면, 듀얼 슬롯 다이 코터(100)는 하부 슬롯(101)과 상부 슬롯(102)을 구비하고 하부 슬롯(101)과 상부 슬롯(102)을 통하여 서로 같거나 다른 2종의 코팅액을 기재(300) 상에 동시에 혹은 번갈아 코팅할 수 있는 장치이다. Referring to FIG. 3, the dual slot die coater 100 is provided with a lower slot 101 and an upper slot 102 and applies two types of coating liquids that are the same or different through the lower slot 101 and the upper slot 102. This is a device that can coat the substrate 300 simultaneously or alternately.

듀얼 슬롯 다이 코터(100)는 하부 다이 블록(110), 하부 다이 블록(110)의 상부에 배치되는 중간 다이 블록(120), 중간 다이 블록(120)의 상부에 배치되는 상부 다이 블록(130)을 포함할 수 있다. 다이 블록들(110, 120, 130)은 체결 부재인 볼트를 통해 서로 조립될 수 있다.The dual slot die coater 100 includes a lower die block 110, a middle die block 120 disposed on top of the lower die block 110, and an upper die block 130 disposed on top of the middle die block 120. may include. The die blocks 110, 120, and 130 may be assembled together through bolts that are fastening members.

하부 다이 블록(110)은 듀얼 슬롯 다이 코터(100)를 구성하는 블록들 중 가장 하부에 위치하는 블록으로서, 중간 다이 블록(120)과 마주보는 면이 바닥면(X-Z 평면)인 수평면에 대하여 경사진 형태를 가지고 있다. 실시예에 따라서는 하부 다이 블록(110)이 중간 다이 블록(120)과 마주보는 면이 수평면과 거의 평행한 형태를 가질 수도 있다.The lower die block 110 is a block located at the bottom among the blocks constituting the dual slot die coater 100, and the side facing the middle die block 120 is inclined with respect to the horizontal plane, which is the bottom surface (X-Z plane). It has a photo format. Depending on the embodiment, the lower die block 110 may have a shape in which the surface facing the middle die block 120 is substantially parallel to the horizontal plane.

하부 슬롯(101)은 하부 다이 블록(110)과 중간 다이 블록(120)이 서로 대면하는 곳 사이에 형성될 수 있다. 이를테면, 하부 다이 블록(110)과 중간 다이 블록(120) 사이에 제1 심 플레이트(113)가 개재되어 이들 사이에 간극이 마련됨으로써 제1 코팅액(제1 전극 활물질 슬러리, 50)이 유동할 수 있는 통로에 해당하는 하부 슬롯(101)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 심 플레이트(113)의 두께는 상기 하부 슬롯(101)의 상하 폭(Y축 방향, 슬롯 갭)을 결정한다.The lower slot 101 may be formed between the lower die block 110 and the middle die block 120 facing each other. For example, the first shim plate 113 is interposed between the lower die block 110 and the middle die block 120 to provide a gap between them, so that the first coating liquid (first electrode active material slurry, 50) can flow. A lower slot 101 corresponding to the passage may be formed. In this case, the thickness of the first shim plate 113 determines the vertical width (Y-axis direction, slot gap) of the lower slot 101.

제1 심 플레이트(113)는 적어도 일 영역이 절개되어 개방부를 구비하며, 하부 다이 블록(110)과 중간 다이 블록(120) 각각의 대향면의 테두리 영역 중 일 측을 제외한 나머지 부분에 개재될 수 있다. 이에 제1 코팅액(50)이 외부로 토출될 수 있는 하부 토출구(101a)는 하부 다이 블록(110)의 선단부와 중간 다이 블록(120)의 선단부 사이에만 형성된다. 하부 다이 블록(110)의 선단부와 중간 다이 블록(120)의 선단부를 각각 하부 다이립(111), 중간 다이립이라 정의하고 다시 말하면, 하부 토출구(101a)는 하부 다이립(111)과 중간 다이립(121) 사이가 이격됨으로써 형성된 곳이라 할 수 있다. The first shim plate 113 has at least one area cut and has an opening, and may be inserted in the remaining portion except for one side of the border area of the opposing surface of the lower die block 110 and the middle die block 120. there is. Accordingly, the lower discharge hole 101a through which the first coating liquid 50 can be discharged to the outside is formed only between the front end of the lower die block 110 and the front end of the middle die block 120. The front end of the lower die block 110 and the front end of the middle die block 120 are defined as the lower die lip 111 and the middle die lip, respectively. In other words, the lower discharge port 101a is defined as the lower die lip 111 and the middle die lip. It can be said to be a place formed by the ribs 121 being spaced apart.

참고로, 제1 심 플레이트(113)는 하부 토출구(101a)가 형성되는 영역을 제외하고는, 하부 다이 블록(110)과 중간 다이 블록(120) 사이의 틈새로 제1 코팅액(50)이 누출되지 않도록 하는 가스켓(gasket)으로서의 기능을 겸함으로 밀봉성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. For reference, the first shim plate 113 leaks the first coating liquid 50 through the gap between the lower die block 110 and the middle die block 120, except for the area where the lower discharge hole 101a is formed. It is preferable that it is made of a material that has sealing properties and also functions as a gasket to prevent it from leaking.

하부 다이 블록(110)은 중간 다이 블록(120)과 마주보는 면에 소정의 깊이를 가지며 하부 슬롯(101)과 연통하는 제1 매니폴드(112)를 구비한다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 이러한 제1 매니폴드(112)는 외부에 설치된 제1 코팅액 공급 챔버(미도시)와 공급관으로 연결되어 제1 코팅액(50)을 공급받는다. 제1 매니폴드(112) 내에 제1 코팅액(50)이 가득 차게 되면, 제1 코팅액(50)이 하부 슬롯(101)을 따라 흐름이 유도되고 하부 토출구(101a)를 통해 외부로 토출되게 된다. The lower die block 110 has a first manifold 112 on the side facing the middle die block 120 and has a predetermined depth and communicates with the lower slot 101. Although not shown in the drawing, the first manifold 112 is connected to an externally installed first coating liquid supply chamber (not shown) through a supply pipe to receive the first coating liquid 50. When the first coating liquid 50 fills the first manifold 112, the first coating liquid 50 is guided to flow along the lower slot 101 and is discharged to the outside through the lower discharge port 101a.

중간 다이 블록(120)은 듀얼 슬롯 다이 코터(100)를 구성하는 블록들 중 중간에 위치하는 블록으로서, 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(130) 사이에 배치되어 이중 슬롯을 형성하기 위한 블록이다. 본 실시예의 중간 다이 블록(120)은 단면이 직각 삼각형이지만 이러한 형태로 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니며 예컨대, 단면이 이등변 삼각형으로 마련될 수도 있다.The middle die block 120 is a block located in the middle among the blocks constituting the dual slot die coater 100, and is disposed between the lower die block 110 and the upper die block 130 to form a double slot. It's a block. The intermediate die block 120 of this embodiment has a right-angled cross-section, but it is not necessarily limited to this shape. For example, the cross-section may be an isosceles triangle.

상부 다이 블록(130)은 수평면과 평행한 중간 다이 블록(120)의 상면에 대면하게 배치된다. 상부 슬롯(102)은 이같이 중간 다이 블록(120)과 상부 다이 블록(130)이 대면하는 곳 사이에 형성된다. 물론 실시예에 따라서는 중간 다이 블록(120)의 상면이 수평면에 대하여 경사진 것일 수 있고 그러할 경우 상부 다이 블록(130)은 중간 다이 블록(120)의 상면에 대면하여 수평면과 경사지게 배치될 것이다. The upper die block 130 is disposed to face the upper surface of the middle die block 120 parallel to the horizontal plane. The upper slot 102 is formed between the middle die block 120 and the upper die block 130 facing each other. Of course, depending on the embodiment, the upper surface of the middle die block 120 may be inclined with respect to the horizontal plane, and in that case, the upper die block 130 will be disposed to face the upper surface of the middle die block 120 and be inclined with the horizontal plane.

전술한 하부 슬롯(101)과 마찬가지로, 중간 다이 블록(120)과 상부 다이 블록(130) 사이에 제2 심 플레이트(133)가 개재되어 이들 사이에 간극이 마련될 수 있다. 이로써 제2 코팅액(제2 전극 활물질 슬러리, 60)이 유동할 수 있는 통로에 해당하는 상부 슬롯(102)이 형성된다. 이 경우, 상부 슬롯(102)의 상하 폭(Y축 방향, 슬롯 갭)은 제2 심 플레이트(133)에 의해 결정된다. Like the lower slot 101 described above, a second shim plate 133 may be interposed between the middle die block 120 and the upper die block 130 to provide a gap therebetween. As a result, an upper slot 102 corresponding to a passage through which the second coating liquid (second electrode active material slurry, 60) can flow is formed. In this case, the vertical width (Y-axis direction, slot gap) of the upper slot 102 is determined by the second shim plate 133.

또한, 제2 심 플레이트(133)도 전술한 제1 심 플레이트(113)와 유사한 구조로서 적어도 일 영역이 절개되어 개방부를 구비하며, 중간 다이 블록(120)과 상부 다이 블록(130) 각각의 대향면의 테두리 영역 중 일 측을 제외한 나머지 부분에만 개재된다. 마찬가지로 상부 슬롯(102)의 전방을 제외한 둘레 방향은 막히게 되고 중간 다이 블록(120)의 선단부와 상부 다이 블록(130)의 선단부 사이에만 상부 토출구(102a)가 형성된다. 상부 다이 블록(130)의 선단부를 상부 다이립(131)이라 정의하고 다시 말하면, 상부 토출구(102a)는 중간 다이립(121)과 상부 다이립(131) 사이가 이격됨으로써 형성된 곳이라 할 수 있다.In addition, the second shim plate 133 has a structure similar to the above-described first shim plate 113 and has an opening where at least one area is cut, and the middle die block 120 and the upper die block 130 each have opposing sides. It is included only in the remaining portion of the border area of the face excluding one side. Likewise, the circumferential direction except the front of the upper slot 102 is blocked, and the upper discharge port 102a is formed only between the front end of the middle die block 120 and the front end of the upper die block 130. The tip of the upper die block 130 is defined as the upper die lip 131. In other words, the upper discharge port 102a can be said to be formed by the separation between the middle die lip 121 and the upper die lip 131. .

또한, 중간 다이 블록(120)은 상부 다이 블록(130)과 마주보는 면에 소정의 깊이를 가지며 상부 슬롯(102)과 연통하는 제2 매니폴드(132)를 구비한다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 이러한 제2 매니폴드(132)는 외부에 설치된 제2 코팅액(60) 공급 챔버와 공급관으로 연결되어 제2 코팅액(60)을 공급받는다. 파이프 형태의 공급관을 따라 외부에서 제2 코팅액(60)이 공급되어 제2 매니폴드(132) 내에 가득 차게 되면, 제2 코팅액(60)이 제2 매니폴드(132)와 연통되어 있는 상부 슬롯(102)을 따라 흐름이 유도되고 상부 토출구(102a)를 통해 외부로 토출되게 된다.In addition, the middle die block 120 has a second manifold 132 on the surface facing the upper die block 130 and has a predetermined depth and communicates with the upper slot 102. Although not shown in the drawing, the second manifold 132 is connected to the externally installed second coating liquid 60 supply chamber and a supply pipe to receive the second coating liquid 60. When the second coating liquid 60 is supplied from the outside along a pipe-shaped supply pipe and fills the second manifold 132, the second coating liquid 60 is connected to the upper slot ( The flow is induced along 102) and discharged to the outside through the upper discharge port 102a.

제1 및 제2 매니폴드(112, 132)는 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(130)에 각각 형성한다. 이와 같이 함으로써 구조적으로 제일 취약한 중간 다이 블록(120)의 변형에 영향을 덜 줄 수 있을 뿐 아니라, 아래 설명하는 추가 실시예에서와 같이 중간 다이 블록(120) 부분에서 슬라이딩이 가능하도록 하는 구조 구현도 가능해진다. The first and second manifolds 112 and 132 are formed on the lower die block 110 and the upper die block 130, respectively. By doing this, not only can the deformation of the structurally weakest intermediate die block 120 be less affected, but also a structure that enables sliding in the intermediate die block 120 as in the additional embodiment described below can be implemented. It becomes possible.

상부 슬롯(102)과 하부 슬롯(101)은 일정한 각도를 이루는데, 상기 각도는 대략 30˚ 내지 60˚의 각도일 수 있다. 이러한 상부 슬롯(102)과 하부 슬롯(101)은 서로 한 곳에 교차하게 되고 상기 교차 지점 부근에 상부 토출구(102a)와 하부 토출구(101a)가 마련될 수 있다. 이에 제1 코팅액(50)과 제2 코팅액(60)의 토출 지점이 대략 한 곳에 집중될 수 있다. The upper slot 102 and the lower slot 101 form a certain angle, and the angle may be approximately 30° to 60°. These upper slots 102 and lower slots 101 intersect each other at one point, and an upper discharge port 102a and a lower discharge port 101a may be provided near the intersection point. Accordingly, the discharge points of the first coating liquid 50 and the second coating liquid 60 can be concentrated at approximately one location.

이러한 구성을 갖는 듀얼 슬롯 다이 코터(100)에 의하면, 회전 가능하게 마련되는 코팅 롤(200)을 듀얼 슬롯 다이 코터(100)의 전방에 배치하고, 코팅 롤(200)을 회전시킴으로써 코팅될 기재(300)를 주행시키면서(MD 방향), 제1 코팅액(50)과 제2 코팅액(60)을 연속적으로 기재(300)의 표면에 접촉시켜 기재(300)를 이중층으로 코팅시킬 수 있다. 또는 제1 코팅액(50)의 공급 및 중단, 그리고 제2 코팅액(60)의 공급 및 중단을 번갈아 수행하여 기재(300) 상에 간헐적으로 패턴 코팅을 형성할 수도 있다. According to the dual slot die coater 100 having this configuration, the rotatable coating roll 200 is placed in front of the dual slot die coater 100, and the coating roll 200 is rotated to coat the substrate ( While moving 300 (MD direction), the first coating liquid 50 and the second coating liquid 60 are continuously brought into contact with the surface of the substrate 300 to coat the substrate 300 with a double layer. Alternatively, a pattern coating may be formed intermittently on the substrate 300 by alternately supplying and stopping the first coating liquid 50 and supplying and stopping the second coating liquid 60.

한편, 듀얼 슬롯 다이 코터(100)는 제1 및 제2 코팅액(50, 60)을 토출하는 방향(X 방향)을 거의 수평으로 해 설치되어 있다(거의 : ± 5도). 하지만 여기서 예로 든 형태로 한정되어야 하는 것은 아니며, 예컨대, 제1 및 제2 코팅액(50, 60)을 토출하는 방향을 위(Y 방향)로 하는 수직 다이로 구성할 수도 있다. Meanwhile, the dual slot die coater 100 is installed so that the direction (X direction) in which the first and second coating liquids 50 and 60 are discharged is substantially horizontal (approximately ±5 degrees). However, it is not limited to the form shown here, and for example, it may be configured as a vertical die with the direction in which the first and second coating liquids 50 and 60 are discharged upward (Y direction).

듀얼 슬롯 다이 코터(100)는 또한, 하부 슬롯(101)과 상부 슬롯(102) 사이에 구비되는 플라즈마 장비(140)를 포함한다. 일 예에 따르면, 플라즈마 장비(140)는 중간 다이 블록(120) 내에 포함된다. The dual slot die coater 100 also includes a plasma equipment 140 provided between the lower slot 101 and the upper slot 102. According to one example, plasma equipment 140 is included within intermediate die block 120.

하부 슬롯(101)을 통해 토출되는 제1 코팅액(50)이 기재(300) 상에 도포되어 형성되는 하부 코팅층에 플라즈마 장비(140)에 의한 플라즈마 처리가 최소 10초 수행된 후 상부 슬롯(102)을 통해 토출되는 제2 코팅액(60)이 하부 코팅층 상에 도포되어 상부 코팅층을 형성하게 된다. After plasma treatment by the plasma equipment 140 is performed for at least 10 seconds on the lower coating layer formed by applying the first coating liquid 50 discharged through the lower slot 101 on the substrate 300, the upper slot 102 The second coating liquid 60 discharged through is applied on the lower coating layer to form an upper coating layer.

플라즈마 장비(140)는 다이렉트(direct) 방식의 대기압 플라즈마를 발생시키는 것일 수 있다. 대기압 플라즈마를 발생시킴으로써, 진공이 아닌 조건에서도 처리가 가능하도록 한다. 대기압 플라즈마에 의한 표면 처리는, 이차전지를 생산할 때 복잡하고 값비싼 진공 환경없이 목표하는 시간 절약 효과를 달성하기에 충분하다. The plasma equipment 140 may generate direct atmospheric pressure plasma. By generating atmospheric pressure plasma, processing is possible even under non-vacuum conditions. Surface treatment using atmospheric pressure plasma is sufficient to achieve the targeted time-saving effect without a complicated and expensive vacuum environment when producing secondary batteries.

플라즈마 장비(140)에서 플라즈마를 발생시키기 위해 도입되는 가스는 리튬 불순물, 예를 들면 LiOH, Li₂CO₃을 제거할 수 있는 가스임이 바람직하다. 예를 들어, 플라즈마 장비(140)는 수소 플라즈마를 발생시키는 것일 수 있다. 여기서, 리튬 불순물이란 리튬 이온 이차전지의 화학 반응에 참여하지 않는 리튬 함유 화합물을 가리킨다. The gas introduced to generate plasma in the plasma equipment 140 is preferably a gas capable of removing lithium impurities, such as LiOH and Li ₂ CO ₃ . For example, the plasma equipment 140 may generate hydrogen plasma. Here, lithium impurities refer to lithium-containing compounds that do not participate in the chemical reaction of a lithium ion secondary battery.

듀얼 슬롯 다이 코터(100)는 제1 및 제2 코팅액(50, 60)이 15 내지 40℃의 온도에서 토출되어 도포될 수 있도록 온도 관리 수단(150)을 더 포함할 수 있다. 온도 관리 수단(150)은 예를 들어, 제1 매니폴드(112)에 담긴 제1 코팅액(50), 제2 매니폴드(132)에 담긴 제2 코팅액(60)을 가열하는 수단이거나, 제1 코팅액(50)이 토출되는 하부 슬롯(101)과 하부 토출구(101a) 주변, 제2 코팅액(60)이 토출되는 상부 슬롯(102)과 상부 토출구(102a) 주변을 가열하는 수단일 수 있다. The dual slot die coater 100 may further include a temperature management means 150 so that the first and second coating liquids 50 and 60 can be discharged and applied at a temperature of 15 to 40°C. The temperature management means 150 is, for example, a means for heating the first coating liquid 50 contained in the first manifold 112, the second coating liquid 60 contained in the second manifold 132, or the first coating liquid 50 contained in the second manifold 132. It may be a means for heating the area around the lower slot 101 and the lower outlet 101a through which the coating liquid 50 is discharged, and the area around the upper slot 102 and the upper outlet 102a through which the second coating liquid 60 is discharged.

한편, 본 실시예에서는 듀얼 슬롯 다이 코터(100)가 하부 다이 블록(110), 중간 다이 블록(120) 및 상부 다이 블록(130)을 포함해, 하부 다이 블록(110)과 중간 다이 블록(120) 사이에 하부 슬롯(101)이 정의되고, 중간 다이 블록(120)과 상부 다이 블록(130) 사이에 상부 슬롯(102)이 정의되는 예를 들었으나, 하부 슬롯(101)과 상부 슬롯(102)은 다른 방식으로 정의될 수 있다. 예를 들어 하나의 덩어리로 된 상판 안에 상부 슬롯(102)을 정의하고, 하나의 덩어리로 된 하부 블록 안에 하부 슬롯(101)을 정의하여도 된다. Meanwhile, in this embodiment, the dual slot die coater 100 includes a lower die block 110, a middle die block 120, and an upper die block 130, and the lower die block 110 and the middle die block 120 ), an example is given in which the lower slot 101 is defined between the middle die block 120 and the upper die block 130, and the upper slot 102 is defined between the lower slot 101 and the upper slot 102. ) can be defined in different ways. For example, the upper slot 102 may be defined within a single block of the upper plate, and the lower slot 101 may be defined within a lower block of a single block.

도 4는 도 3과 같은 듀얼 슬롯 다이 코터를 이용하여 전극을 형성하는 경우를 개략적으로 나타낸 측면도이다. 듀얼 슬롯 다이 코터(100)를 이용한 전극 형성방법을 도 4를 더 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도시의 편의를 위하여, 도 4에서는 하부 슬롯(101)을 정의하는 중간 다이 블록(120)과 하부 다이 블록(110)을 하나의 덩어리인 하판(A)으로 도시하고, 상부 슬롯(102)을 정의하는 중간 다이 블록(120)과 상부 다이 블록(130)을 하나의 덩어리인 상판(B)으로 도시하였다. Figure 4 is a side view schematically showing the case of forming an electrode using a dual slot die coater as shown in Figure 3. The electrode forming method using the dual slot die coater 100 will be described with further reference to FIG. 4 as follows. For convenience of illustration, in FIG. 4, the middle die block 120 and the lower die block 110, which define the lower slot 101, are shown as a single lump of the lower plate A, and the upper slot 102 is defined. The middle die block 120 and the upper die block 130 are shown as a single piece of upper plate B.

제1 코팅액(50)은 전극 활물질 슬러리로서 PVDF 바인더 등을 포함하는 것으로 한다. 제1 코팅액(50)은 하층 활물질 코팅액이며 슬러리 형태로서 상층 활물질 코팅액이 되는 제2 코팅액(60)보다 금속 표면과의 접착 특성이 더 우수한 것으로 한다. 기재(300)가 금속이기 때문이다. 제1 코팅액(50)의 바인더 함량을 제2 코팅액(60)보다 높게 하여 이를 달성할 수 있다. The first coating liquid 50 is an electrode active material slurry that contains a PVDF binder and the like. The first coating liquid 50 is a lower layer active material coating liquid and is in a slurry form and has better adhesion characteristics to the metal surface than the second coating liquid 60, which is an upper active material coating liquid. This is because the base material 300 is a metal. This can be achieved by making the binder content of the first coating solution 50 higher than that of the second coating solution 60.

제1 코팅액(50)이 리튬 전이금속 복합 산화물을 활물질로 포함하는 전극 활물질 슬러리인 경우 제1 코팅액(50)이 도포된 후의 표면에 리튬 불순물이 발생할 수가 있다. 플라즈마 가스는 리튬 불순물, 예를 들면 LiOH, Li₂CO₃을 제거할 수 있도록 수소 가스를 포함하도록 한다.If the first coating solution 50 is an electrode active material slurry containing lithium transition metal complex oxide as an active material, lithium impurities may be generated on the surface after the first coating solution 50 is applied. The plasma gas is made to contain hydrogen gas to remove lithium impurities, such as LiOH and Li ₂ CO ₃ .

듀얼 슬롯 다이 코터(100)를 가동시키면, 하부 슬롯(101)을 통해 기재(300) 상에 먼저 바인더 함량이 높은 제1 코팅액(50)이 도포되어 하부 코팅층(50')을 형성하게 된다. 예를 들어 제1 코팅액(50)은 양극 활물질 슬러리이고, 여기에 포함되는 바인더의 예로는 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 스티렌 부틸렌 고무 등을 들 수 있다. When the dual slot die coater 100 is operated, the first coating solution 50 with a high binder content is first applied on the substrate 300 through the lower slot 101 to form the lower coating layer 50'. For example, the first coating solution 50 is a positive electrode active material slurry, and examples of binders included here include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxypropyl cellulose, polyvinylpyrrolidone, Examples include tetrafluoroethylene, polyethylene, and styrene butylene rubber.

다음으로, 플라즈마 장비(140)에 의해 발생된 수소 플라즈마(HP)를 통해 하부 코팅층(50') 표면에 존재하는 리튬 불순물이 제거되고, 하부 코팅층(50')의 표면에는 플라즈마 처리층이 존재하게 된다. 플라즈마 처리층에는 적어도 LiOH, Li₂CO₃와 같은 리튬 불순물이 존재하지 않게 된다. Next, lithium impurities present on the surface of the lower coating layer 50' are removed through hydrogen plasma (HP) generated by the plasma equipment 140, and a plasma treatment layer is present on the surface of the lower coating layer 50'. do. At least lithium impurities such as LiOH and Li ₂ CO ₃ do not exist in the plasma treatment layer.

플라즈마 장비(140)에 공급되는 질소의 유량은 100 lpm으로 고정하며 함께 공급되는 수소의 유량을 0, 0.5, 1.0, 5.0, 10 lpm으로 각각 가능하다. 수소 플라즈마는 0.5 lpm의 유량으로 처리되는 것이 적합하나 1.0 lpm 이상에서는 전기전도도가 낮아지는 경향이 있으므로 주의가 필요하다. The flow rate of nitrogen supplied to the plasma equipment 140 is fixed at 100 lpm, and the flow rate of hydrogen supplied together can be set to 0, 0.5, 1.0, 5.0, and 10 lpm. It is appropriate for hydrogen plasma to be treated at a flow rate of 0.5 lpm, but caution is required as electrical conductivity tends to decrease at a flow rate of 1.0 lpm or higher.

리튬 불순물은 공기중의 CO₂ 및 수분과 반응하여 표면에 LiOH를 형성한다(하기 화학식 1 참고). 특히 니켈을 함유하고 있는 양극 활물질의 경우 이러한 현상이 좀 더 심한 것으로 보고된다.Lithium impurities react with CO ₂ and moisture in the air to form LiOH on the surface (see Chemical Formula 1 below). In particular, this phenomenon is reported to be more severe in the case of positive electrode active materials containing nickel.

[화학식 1][Formula 1]

2LiNi_xCo_yO₂ + 0.5_zO₂ + zH₂O → 2Li_1-zNi_xCo_yO₂ + 2zLiOH2LiNi _x Co _y O ₂ + 0.5 _z O ₂ + zH ₂ O → 2Li _1-z Ni _x Co _y O ₂ + 2zLiOH

화학식 1에 의해 하부 코팅층(50') 표면에 LiOH가 형성이 되더라도, 본 발명에 따라 수소 플라즈마와 반응하며 스퍼터링(sputtering)되어 제거된다. 플라즈마 처리가 최소 10초간 수행된 후, 수소 플라즈마 처리된 하부 코팅층(50') 위에 상부 슬롯(102)을 통해 제2 코팅액(60)이 토출되어 상부 코팅층(60')이 형성된다. 하부 코팅층(50') 도포, 수소 플라즈마 처리, 상부 코팅층(60') 도포가 하나의 장비에서 순차적으로 그리고 동시에 수행됨에 특징이 있다. Even if LiOH is formed on the surface of the lower coating layer 50' according to Formula 1, it reacts with hydrogen plasma and is removed by sputtering according to the present invention. After the plasma treatment is performed for at least 10 seconds, the second coating liquid 60 is discharged through the upper slot 102 on the hydrogen plasma-treated lower coating layer 50' to form an upper coating layer 60'. It is characterized in that application of the lower coating layer 50', hydrogen plasma treatment, and application of the upper coating layer 60' are performed sequentially and simultaneously in one equipment.

이종의 코팅액을 사용하는 경우 계면에서 일어나는 상분리, 접착력 저하 문제를 고려해야 한다. 특히 전극 표면에 발생할 수 있는 LiOH, Li₂CO₃와 같은 리튬 불순물은 전지 성능 및 안정성에 영향을 줄 수 있다. LiOH의 경우 상당히 흡습성이 높은 물질로, 수분이 이차전지 내에 투입될 경우 전해액과 반응하여 산소, 수분 또는 이산화탄소의 가스를 발생할 가능성이 있다. 본 발명에 따르면, 하부 코팅층(50') 표면에 형성된 리튬 불순물을 플라즈마 처리로 제거한 후에 상부 코팅층(60')을 형성하게 되므로, 계면에서 일어나는 상분리, 접착력 저하 문제가 원천 차단된다. 이에 따라, 상부 코팅층(60')과 하부 코팅층(50')은 그 조성에 있어서는 차이가 있지만 전극으로 제조 완료 후 뚜렷한 경계면 없이 통합되어 물리적으로는 일체로 형성되어 있을 수 있다. 여기서 뚜렷한 경계면 없다는 것은 단면을 관찰했을 때 육안이나 광학 현미경, SEM, TEM 수준으로도 관찰할 수 있는 경계면이 없다는 의미이다. When using heterogeneous coating solutions, issues such as phase separation and reduced adhesion that occur at the interface must be considered. In particular, lithium impurities such as LiOH and Li ₂ CO ₃ that may occur on the electrode surface may affect battery performance and stability. LiOH is a highly hygroscopic material, and when moisture is introduced into a secondary battery, it may react with the electrolyte to generate oxygen, moisture, or carbon dioxide gas. According to the present invention, the upper coating layer 60' is formed after the lithium impurities formed on the surface of the lower coating layer 50' are removed by plasma treatment, so the problems of phase separation and lowering of adhesion occurring at the interface are completely prevented. Accordingly, although there is a difference in composition between the upper coating layer 60' and the lower coating layer 50', they may be integrated into an electrode without a clear boundary after completion of manufacturing, and may be physically formed as one body. Here, no clear boundary means that there is no boundary that can be observed with the naked eye, optical microscope, SEM, or TEM when observing the cross section.

하부 코팅층(50')과 상부 코팅층(60')을 형성하는 공정은 15 내지 40℃의 온도에서 진행될 수 있다. 제1 및 제2 코팅액(50, 60) 도포시 온도가 15℃ 미만이거나 40℃를 초과하는 경우 균일한 코팅이 불가하다. The process of forming the lower coating layer 50' and the upper coating layer 60' may be performed at a temperature of 15 to 40°C. When applying the first and second coating solutions 50 and 60, if the temperature is below 15°C or above 40°C, uniform coating is not possible.

하부 코팅층(50')과 상부 코팅층(60')을 합한 두께는 50 내지 500㎛일 수 있다. 두께가 50㎛ 미만인 경우 건조 및 압연에 의한 활물질 손상이 발생할 수 있고, 500㎛ 초과인 경우 전극의 충진율을 낮추어 고에너지 밀도 구현이 어려워질 수 있다. The combined thickness of the lower coating layer 50' and the upper coating layer 60' may be 50 to 500 μm. If the thickness is less than 50㎛, damage to the active material may occur due to drying and rolling, and if it is more than 500㎛, the filling rate of the electrode may be lowered, making it difficult to realize high energy density.

다른 예를 들면, 하부 코팅층(50')은 고함량의 도전재를 함유하고, 상부 코팅층(60')은 상대적으로 저함량의 도전재를 함유하도록 형성한다. 이 경우, 하부 코팅층(50')은 도전재 함량을 0.5 내지 5 중량% 범위에서 조절 가능하다. 상부 코팅층(60')은 도전재의 함량을 줄임으로써, 전극 표면에서 활물질 함량을 높이고 전기 전도성을 일정 수준 낮출 수 있다. 특히, 상부 코팅층(60')의 도전재 함량을 0.02 중량% 이하의 매우 낮은 수준으로 제어할 경우, 셀 내부 단락시 발열반응을 감소시킬 수 있다. For another example, the lower coating layer 50' contains a high content of a conductive material, and the upper coating layer 60' contains a relatively low content of a conductive material. In this case, the conductive material content of the lower coating layer 50' can be adjusted in the range of 0.5 to 5% by weight. By reducing the content of the conductive material, the upper coating layer 60' can increase the active material content on the electrode surface and lower the electrical conductivity to a certain level. In particular, when the content of the conductive material in the upper coating layer 60' is controlled to a very low level of 0.02% by weight or less, the exothermic reaction during short circuit inside the cell can be reduced.

다른 예에서, 하부 코팅층(50')을 형성하는 활물질의 평균 입경(P1)은 상부 코팅층(60')을 형성하는 활물질의 평균 입경(P2)의 50 내지 95% 범위가 되도록 형성한다. 이 경우는, 하부 코팅층(50')에 상대적으로 작은 입경의 활물질을 적용하는 것이다. 상부 코팅층(60')에는 상대적으로 큰 입경의 활물질을 적용함으로써, 전해액 함침을 용이하게 하고 이온 내지 정공의 원활한 이동을 유도할 수 있다.In another example, the average particle diameter (P1) of the active material forming the lower coating layer 50' is formed to be in the range of 50 to 95% of the average particle diameter (P2) of the active material forming the upper coating layer 60'. In this case, an active material with a relatively small particle size is applied to the lower coating layer 50'. By applying an active material with a relatively large particle size to the upper coating layer 60', impregnation of the electrolyte solution can be facilitated and smooth movement of ions and holes can be induced.

본 발명과 같이 듀얼 슬롯 다이 코터(100)를 이용하는 코팅 방식은 순차적으로 2종의 코팅액을 각각 도포하고 각각 건조하는 방식이 아닌, 동시 코팅 후 바로 건조 진행이 가능하여 양극 제조 공정상 매우 유리하고 작업시간을 획기적으로 단축할 수 있다. 또한, 하부 코팅층(50')과 상부 코팅층(60')이 동시 순차적으로 도포됨에 따라서 코팅라인의 균일성이 확보되고, 이에 따라 균일한 슬러리 코팅이 발현되는 효과를 발휘한다. 뿐만 아니라, 코팅 공정을 중단할 필요없이 코팅과 연속적으로 플라즈마 처리가 가능하므로, 시간 및 공간 활용성이 뛰어나고, 플라즈마 처리에 의한 표면 개질 결과, 수분 함량을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 하부 코팅층(50')과 상부 코팅층(60')간 계면의 접착력도 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The coating method using the dual slot die coater 100 as in the present invention is very advantageous and efficient in the anode manufacturing process because it allows simultaneous coating and immediate drying, rather than sequentially applying two types of coating solutions and drying them separately. Time can be dramatically shortened. In addition, as the lower coating layer 50' and the upper coating layer 60' are applied simultaneously and sequentially, uniformity of the coating line is ensured, thereby producing a uniform slurry coating. In addition, since plasma treatment can be performed continuously with the coating without the need to stop the coating process, time and space utilization is excellent, and as a result of surface modification by plasma treatment, not only can the moisture content be reduced, but the lower coating layer (50' ) has the effect of improving the adhesion of the interface between the upper coating layer (60').

이어서 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 전술한 실시예와 동일한 부재 번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고 전술한 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. The same member numbers as those in the above-described embodiment indicate the same members, and redundant descriptions of the same members will be omitted and the description will focus on the differences from the above-described embodiment.

전술한 실시예는 중간 다이 블록(120)이 하나의 블록으로 이루어져 있어 상부 토출구(102a)와 하부 토출구(101a)의 상대적인 위치를 가변적으로 조정할 수 없게 되어 있으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상부 토출구(102a)와 하부 토출구(101a)의 상대적인 위치를 쉽게 조정할 수 있다. In the above-described embodiment, the intermediate die block 120 is composed of one block, so that the relative positions of the upper discharge port 102a and the lower discharge port 101a cannot be variably adjusted. However, according to another embodiment of the present invention, The relative positions of the upper discharge port (102a) and the lower discharge port (101a) can be easily adjusted.

이를 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터(100')는, 중간 다이 블록(120)이 제1 중간 다이 블록(122)과 제2 중간 다이 블록(124)을 포함하며, 상기 제1 중간 다이 블록(122)과 상기 제2 중간 다이 블록(124)은 플라즈마 장비(140)를 사이에 두고 상하로 서로 대면 접촉해 서로 슬라이딩되어 상대 이동 가능하게 마련된다. 그리고 제1 중간 다이 블록(122)은 하부 다이 블록(110)과 볼트 결합 등에 의해 상호간 고정 결합되고 제2 중간 다이 블록(124)은 상부 다이 블록(130)과 볼트 결합 등에 의해 상호간 고정 결합된다. 따라서 제1 중간 다이 블록(122)과 하부 다이 블록 블록(110)이 일체형으로 움직이고, 제2 중간 다이 블록(124)과 상부 다이 블록(130)이 일체형으로 움직일 수 있다. To this end, in the dual slot die coater 100' according to another embodiment of the present invention, the intermediate die block 120 includes a first intermediate die block 122 and a second intermediate die block 124, The first intermediate die block 122 and the second intermediate die block 124 are in vertical contact with each other with the plasma equipment 140 in between and are slidable to enable relative movement. The first intermediate die block 122 is fixedly coupled to the lower die block 110 by bolting, etc., and the second intermediate die block 124 is fixedly coupled to the upper die block 130 by bolting. Accordingly, the first middle die block 122 and the lower die block 110 can move as one body, and the second middle die block 124 and the upper die block 130 can move as one body.

이러한 듀얼 슬롯 다이 코터(100')는, 필요에 따라 두 개의 토출구(101a, 102a)를 수평 방향을 따라 서로 이격되어 전후로 배치시킬 수 있다. 즉, 듀얼 슬롯 다이 코터(100')의 형태를 조정하기 위한 별도의 장치를 이용하거나, 작업자가 수작업을 통해 하부 다이 블록(110) 및 상부 다이 블록(130)의 상대적인 이동을 만들어낼 수 있다.This dual slot die coater 100' can have two discharge ports 101a and 102a spaced apart from each other along the horizontal direction and arranged back and forth, if necessary. That is, a separate device for adjusting the shape of the dual slot die coater 100' can be used, or an operator can create relative movement of the lower die block 110 and the upper die block 130 manually.

예를 들어, 하부 다이 블록(110)은 움직이지 않고 그대로 둔 상태로, 상부 다이 블록(130)을 슬라이딩 면을 따라 코팅액(50, 60)의 토출 방향과 반대인 후방 또는 전방으로 일정 거리만큼 이동시켜 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a) 사이에 단차(D)를 형성할 수 있다. 여기서, 슬라이딩 면이라 함은, 제1 중간 다이 블록(122)과 플라즈마 장비(140)의 대향면, 또는 제2 중간 다이 블록(124)과 플라즈마 장비(140)의 대향면을 의미한다.For example, the lower die block 110 is left motionless, and the upper die block 130 is moved backward or forward a certain distance along the sliding surface opposite to the discharge direction of the coating liquids 50 and 60. Thus, a step D can be formed between the lower discharge port 101a and the upper discharge port 102a. Here, the sliding surface means an opposing surface between the first intermediate die block 122 and the plasma equipment 140, or an opposing surface between the second intermediate die block 124 and the plasma equipment 140.

이와 같이 형성된 단차(D)는 대략 수백 마이크로미터 내지 수 밀리미터의 범위 내에서 결정될 수 있으며, 이는 기재(300) 상에 형성되는 제1 코팅액(50)과 제2 코팅액(60)의 물성, 점성 또는 기재(300) 상에 소망하는 층별 두께에 따라 결정될 수 있다. 예컨대 기재(300)상에 형성될 코팅층의 두께가 두꺼울수록 단차(D) 수치가 커질 수 있다. The step D formed in this way can be determined in the range of approximately hundreds of micrometers to several millimeters, and is determined by the physical properties, viscosity, or It may be determined according to the desired thickness of each layer on the substrate 300. For example, the thicker the coating layer to be formed on the substrate 300, the larger the level difference (D) may be.

또한, 이와 같이, 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a)가 서로 수평 방향을 따라 상호 이격된 위치에 배치됨에 따라, 상부 토출구(102a)에서 토출된 제2 코팅액(60)이 하부 토출구(101a)로 유입되거나, 또는 하부 토출구(101a)에서 토출된 제1 코팅액(50)이 상부 토출구(102a)로 유입될 우려가 없게 된다.In addition, as the lower discharge port 101a and the upper discharge port 102a are disposed at positions spaced apart from each other along the horizontal direction, the second coating liquid 60 discharged from the upper discharge port 102a flows through the lower discharge port 101a. ), or there is no concern that the first coating liquid 50 discharged from the lower discharge port 101a will flow into the upper discharge port 102a.

즉, 하부 토출구(101a) 또는 상부 토출구(102a)를 통해 토출된 코팅액은 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a) 사이에 형성된 단차를 이루는 면에 가로막혀 다른 토출구쪽으로 유입될 우려가 없게 되는 것이며, 이로써 더욱 원활한 다층 활물질 코팅 공정이 진행될 수 있다.That is, the coating liquid discharged through the lower discharge port (101a) or the upper discharge port (102a) is blocked by the surface forming the step formed between the lower discharge port (101a) and the upper discharge port (102a), so there is no risk of it flowing into the other discharge port. , This allows a more smooth multilayer active material coating process to proceed.

이와 같은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터(100')는, 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a) 간의 상대적인 위치에 변경이 필요한 경우에 있어서, 하부 다이 블록(110) 및/또는 상부 다이 블록(130)의 슬라이딩 이동에 의해 간단하게 조정이 가능하며, 각각의 다이 블록들(110, 120, 130)을 분해 및 재조립할 필요가 없게 되어 공정성이 크게 향상될 수 있다. The dual slot die coater 100' according to another embodiment of the present invention includes the lower die block 110 and /Or, it can be easily adjusted by sliding the upper die block 130, and there is no need to disassemble and reassemble each die block 110, 120, and 130, so fairness can be greatly improved.

이와 같이, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 코팅 공정 조건에 맞추어 상부 다이 블록(130)과 하부 다이 블록(110)을 상대 이동시켜 상부 토출구(102a)와 하부 토출구(101a)의 위치를 용이하게 조정함으로써 듀얼 슬롯 코팅의 공정성을 향상시킬 수 있다. As such, according to another aspect of the present invention, the positions of the upper discharge port 102a and the lower discharge port 101a can be easily adjusted by moving the upper die block 130 and the lower die block 110 relative to the coating process conditions. By doing so, the fairness of dual slot coating can be improved.

이러한 듀얼 슬롯 다이 코터(100')에서, 플라즈마 장비(140)는 제1 중간 다이 블록(122)과 제2 중간 다이 블록(124) 사이에 포함된다. 이 때, 제1 중간 다이 블록(122)과 제2 중간 다이 블록(124) 사이는 최소 3cm의 간격으로 제작하여, 그 사이의 공간에 플라즈마 장비(140)가 장착될 수 있도록 할 수 있다. In this dual slot die coater 100', the plasma equipment 140 is included between the first intermediate die block 122 and the second intermediate die block 124. At this time, the first intermediate die block 122 and the second intermediate die block 124 may be manufactured with a gap of at least 3 cm so that the plasma equipment 140 can be mounted in the space between them.

한편, 듀얼 슬롯 다이 코터(100, 100')에 포함되는 플라즈마 장비(140)는 다음과 같은 종류로 구비될 수 있다.Meanwhile, the plasma equipment 140 included in the dual slot die coaters 100 and 100' may be provided in the following types.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터에서 플라즈마 장비의 한 종류를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터에서 플라즈마 장비의 다른 종류를 설명하기 위한 도면이다. 도 6과 도 7은 예를 들어 도 4에 개략적으로 도시한 듀얼 슬롯 다이 코터(100)를 위에서 내려다 본 도면이다. Figure 6 is a diagram for explaining one type of plasma equipment in a dual slot die coater according to an embodiment of the present invention. Figure 7 is a diagram for explaining different types of plasma equipment in a dual slot die coater according to an embodiment of the present invention. FIGS. 6 and 7 are views, for example, of the dual slot die coater 100 schematically shown in FIG. 4 viewed from above.

먼저, 도 6을 참조하면, 플라즈마 장비(140)는 펜젯(penjet) 타입이고 하부 슬롯(101)을 정의하는 하판(A)과 상부 슬롯(102)을 정의하는 상판(B) 사이에서 롤러(142)를 통해 이동할 수 있는 것이다. 작고 좁은 스팟 형태의 플라즈마 장비(140)가 롤러(142)를 통해 예컨대 좌우(예를 들어 기재(300)의 폭 방향)로 이동하면서 플라즈마가 선형으로 스캔된다. 또는 도 7에서와 같이 플라즈마 장비(140)는 선형 바(bar) 타입이고 하부 슬롯(101)을 정의하는 하판(A)과 상부 슬롯(102)을 정의하는 상판(B)에 고정형이다. 이러한 플라즈마 장비(140)에서 발생되는 플라즈마는 처리가 필요한 부위에 소정의 면적으로 일괄적으로 가해질 수 있다. First, referring to FIG. 6, the plasma equipment 140 is a penjet type and has a roller 142 between the lower plate (A) defining the lower slot 101 and the upper plate (B) defining the upper slot 102. ) can be moved through. As the plasma device 140 in the form of a small and narrow spot moves left and right (eg, in the width direction of the substrate 300) through the roller 142, the plasma is scanned linearly. Alternatively, as shown in FIG. 7 , the plasma equipment 140 is of a linear bar type and is fixed to a lower plate (A) defining the lower slot 101 and an upper plate (B) defining the upper slot 102. The plasma generated from the plasma equipment 140 can be applied all at once to the area requiring treatment in a predetermined area.

이상 설명한 듀얼 슬롯 다이 코터(100, 100')는 이차전지 제조를 위한 전극 활물질 슬러리 도포에 최적화된 것이다. 고에너지 밀도의 이차전지를 제조하기 위하여, 130㎛ 정도이던 전극 활물질층의 두께는 점점 증가하여 300㎛에 달하고 있다. 두꺼운 전극 활물질층을 종래 슬롯 다이 코터를 가지고 형성하고 나면 건조시 활물질 슬러리 안의 바인더와 도전재 마이그레이션이 심화되어 최종 전극이 불균일하게 제조된다. 이러한 문제를 해결한다고 전극 활물질층을 얇게 도포 후 건조하고 그 위에 다시 도포 후 건조하는 것과 같이 두 번에 걸쳐 코팅한다면 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 전극 성능과 생산성을 동시에 향상시키기 위하여, 듀얼 슬롯 다이 코터(100, 100')를 이용하면 2종의 전극 활물질 슬러리를 동시에 도포할 수 있다. The dual slot die coaters 100 and 100' described above are optimized for applying electrode active material slurry for manufacturing secondary batteries. In order to manufacture secondary batteries with high energy density, the thickness of the electrode active material layer, which was about 130㎛, gradually increases and reaches 300㎛. After forming a thick electrode active material layer using a conventional slot die coater, migration of the binder and conductive material in the active material slurry intensifies during drying, causing the final electrode to be manufactured unevenly. To solve this problem, there is a disadvantage in that it takes a long time to coat the electrode active material layer twice, such as by applying a thin layer, drying it, and then applying it again on top of it and drying it. In order to simultaneously improve electrode performance and productivity, two types of electrode active material slurries can be applied simultaneously using a dual slot die coater (100, 100').

그리고, 상부 슬롯(102)과 하부 슬롯(101)을 통해 2종의 전극 활물질 슬러리를 동시에 토출하여 기재(300) 상에 2중층의 전극 활물질층을 형성할 때에, 서로 다른 종류의 전극 활물질 슬러리를 사용하는 경우나 동일한 전극 활물질 슬러리를 사용해 두껍게 전극 활물질층이 코팅되는 경우 모두, 2중층의 전극 활물질층과 무지부 사이에 안정적으로 경계면을 형성할 수 있다. 따라서, 균일한 품질의 코팅품, 특히 이차전지용 전극을 얻을 수 있다. In addition, when two types of electrode active material slurries are simultaneously discharged through the upper slot 102 and the lower slot 101 to form a double-layer electrode active material layer on the substrate 300, different types of electrode active material slurries are used. In both cases where the electrode active material layer is thickly coated using the same electrode active material slurry, a stable interface can be formed between the double-layer electrode active material layer and the uncoated region. Therefore, it is possible to obtain coated products of uniform quality, especially electrodes for secondary batteries.

뿐만 아니라 플라즈마 장비(140)를 통한 플라즈마 처리가 인라인으로 이루어지므로, 하부 코팅층(50')과 상부 코팅층(60')간의 계면 성질이 우수하다. 이러한 본 발명의 듀얼 슬롯 다이 코터(100, 100')를 이용하면 소망하는 두께 및 모양으로 균일하게 코팅층, 특히 전극 활물질층을 형성할 수 있으며, 바람직하게는 2종의 전극 활물질 슬러리 동시 코팅이 가능하기 때문에 성능 및 생산성 모두 우수한 효과가 있다. In addition, since the plasma processing through the plasma equipment 140 is performed in-line, the interface properties between the lower coating layer 50' and the upper coating layer 60' are excellent. Using the dual slot die coater (100, 100') of the present invention, it is possible to uniformly form a coating layer, especially an electrode active material layer, with a desired thickness and shape. Preferably, simultaneous coating of two types of electrode active material slurries is possible. Therefore, it has excellent effects in both performance and productivity.

한편, 본 실시예들에서는 코팅액을 2층으로 도포하는 경우, 또는 코팅액을 번갈아 공급하여 패턴 코팅을 하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 슬롯을 3개 이상으로 구비하여 3층 이상을 동시 도포하는 경우에도 적용 가능한 것은 따로 설명하지 않아도 알 수 있을 것이다. Meanwhile, in the present embodiments, the case of applying the coating liquid in two layers or the case of pattern coating by supplying the coating liquid alternately has been described as an example, but even in the case of simultaneous application of three or more layers by providing three or more slots You will know what is applicable without further explanation.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the claims to be described.

한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.Meanwhile, terms indicating directions such as up, down, left, and right are used in this specification, but these terms are only for convenience of explanation and may vary depending on the location of the object or the location of the observer, etc. This is self-evident to those skilled in the art.

50' : 하부 코팅층 60' : 상부 코팅층
100, 100' : 듀얼 슬롯 다이 코터 101 : 하부 슬롯
102 : 상부 슬롯 110 : 하부 다이 블록
120 : 중간 다이 블록 130 : 상부 다이 블록
140 : 플라즈마 장비 142: 롤러
200 : 코팅 롤 300 : 기재50': lower coating layer 60': upper coating layer
100, 100': Dual slot die coater 101: Lower slot
102: upper slot 110: lower die block
120: middle die block 130: upper die block
140: plasma equipment 142: roller
200: coating roll 300: base material

Claims

A dual slot die coater having a lower slot and an upper slot,
A dual slot die coater comprising plasma equipment provided between the lower slot and the upper slot.

The method of claim 1, wherein after plasma treatment by the plasma equipment is performed on the lower coating layer formed by applying the coating liquid discharged through the lower slot to the substrate for at least 10 seconds, the coating liquid discharged through the upper slot is applied to the lower coating layer. A dual slot die coater, characterized in that it is applied on the coating layer to form an upper coating layer.

The dual slot die coater according to claim 2, further comprising a temperature management means so that the coating liquid can be discharged and applied at a temperature of 15 to 40°C.

The method of claim 1, wherein the dual slot die coater,
lower die block;
an intermediate die block disposed above the lower die block and forming the lower slot between the lower die block and the lower die block; and
A dual slot die coater comprising an upper die block disposed on top of the intermediate die block and forming the upper slot between the intermediate die block, and the plasma equipment is included in the intermediate die block.

The method of claim 1, wherein the dual slot die coater,
lower die block;
an intermediate die block disposed above the lower die block and forming the lower slot between the lower die block and the lower die block; and
An upper die block disposed above the middle die block and forming the upper slot between the middle die block and the middle die block,
The intermediate die block includes a first intermediate die block and a second intermediate die block that are in vertical contact with each other with the plasma equipment interposed therebetween and are provided to be relatively movable by sliding along the contact surface,
The first middle die block is fixedly coupled to the lower die block, and the second middle die block is fixedly coupled to the upper die block,
The plasma equipment is a dual slot die coater, characterized in that included between the first intermediate die block and the second intermediate die block.

The dual slot die coater according to claim 5, wherein the first intermediate die block and the second intermediate die block are manufactured with a gap of at least 3 cm.

The dual slot die coater according to claim 1, wherein the plasma equipment generates direct atmospheric pressure plasma.

The dual slot die coater according to claim 1, wherein the plasma equipment is of a penjet type and can be moved between the lower slot and the upper slot through a roller.

The dual slot die coater according to claim 1, wherein the plasma equipment is of a linear bar type and is fixed between the lower slot and the upper slot.

The dual slot die coater of claim 1, wherein the plasma equipment generates hydrogen plasma.

A method of manufacturing an electrode using the dual slot die coater of claim 1,
forming a lower coating layer by applying the first coating liquid discharged through the lower slot onto the substrate;
performing plasma treatment on the lower coating layer using plasma equipment; and
An electrode manufacturing method comprising forming an upper coating layer by applying a second coating liquid discharged through an upper slot on the lower coating layer.

The method of claim 11, wherein the first coating solution is an electrode active material slurry with a higher binder content or a higher conductive material content than the second coating solution.

The method of claim 11, wherein the first coating liquid contains lithium transition metal composite oxide as an active material, and the plasma equipment generates hydrogen plasma.

The method of claim 11, wherein the process of applying the first coating solution and the second coating solution is performed at a temperature of 15 to 40°C.

The method of claim 11, wherein the average particle diameter of the active material forming the lower coating layer is in the range of 50 to 95% of the average particle diameter of the active material forming the upper coating layer.

A lower coating layer formed by applying a first electrode active material slurry;
A plasma treatment layer formed on the surface of the lower coating layer; and
It includes an upper coating layer formed by applying a second electrode active material slurry on the lower coating layer,
The active material includes a lithium transition metal complex oxide, and the electrode is characterized in that lithium impurities do not exist in the plasma treatment layer.

The electrode according to claim 16, wherein the lower coating layer contains a higher content of a conductive material or binder than the upper coating layer.

The electrode according to claim 16, wherein although the lower coating layer and the upper coating layer have different compositions, they are integrated without a clear boundary and are physically formed as one body.